atlas 実験シリコン飛跡検出器の宇宙線テストにおけるノイズ解析
Post on 30-Dec-2015
54 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
ATLAS 実験シリコン飛跡検出器の宇宙線テストにおけるノイズ
解析岡山大学自然研究科 美馬 覚
2007 年 3 月 27 日日本物理学会春季大会 首都大学東京南大沢キャンパス
田中礼三郎,内藤大輔,原和彦 A ,永井義一 A ,井上孝紀 A ,近藤敬比古 B ,海野義信 B ,池上陽一 B ,高力孝 B ,寺田進 B ,高嶋隆一 C ,山下良樹 C ,
上田郁夫 D ,花垣和則 E ,他アトラス SCT グループ
岡山大自然,筑波大物理 A ,高エ研 B ,京都教育大 C ,東大素 D ,阪大 E
2007/3/27 2007年春物理学会 2
目次・概要1. 実験の舞台の紹介
1. LHC 加速器2. ATLAS 検出器3. SCT 飛跡検出器
2. 宇宙線テスト1. ノイズ解析2. Noisy/Dead チャンネル
3. まとめ
2007/3/27 2007年春物理学会 3
年夏より物理実験開始で衝突 月年
重心系のエネルギー
型加速器陽子陽子衝突
2008
900112007
14
GeV
TeVs CERN
周長27km
1.1.LHC 加速器 (Large Hadron Collider)
2007/3/27 2007年春物理学会 5
TRT ( 遷移輻射飛跡検出器 )
エンドキャップ A バレル エンドキャ
ップ C
~5.60m エンドキャップ A
バレル
エンドキャップ C
9 ディスク
4 層
9 ディスク
SCT ( シリコン半導体飛跡検出器 )
Pixel(3 バレル層 ;
3 エンドキャップディスク )
~2
.30
m内部飛跡検出器
2007/3/27 2007年春物理学会 6
1.3.SCT 飛跡検出器SCT バレルモジュール
SCT バレル( 4層)
40mrad768 strip
バレル( 4層)
エンドキャップ( 9 ディスク) × 2
モジュール数
2112 988× 2
チップ数 12
12
ストリップ 768×2 768×2
全チャンネル数 324万
150 万×2
ストリップ間隔
80μm
2007/3/27 2007年春物理学会 7
エンドキャップ
Outer: 56.5–71.8 mm x 123.1 mm• Pitch: 70.8 – 90.3 μm
Middle:56.1–75.2 mm x 118.7 mm• Pitch: 70.3 – 94.8 μm
Inner:43.8–55.8 mm x 73.9 mm• Pitch: 54.4 – 69.5 μm
Outer Middle Inner
SCT エンドキャップモジュール
ディスク
9 ディスク988 モジュール
2007/3/27 2007年春物理学会 8
SCT 動作原理
MIP 荷電粒子の信号 80e- h 対 /μm → 24000e-(4fC)
シリコンの厚さ 285 μm
Threshold 1fC
バイアス電圧 150Volts
位置分解能 d/√12=23μm
2007/3/27 2007年春物理学会 9
2.SCT 宇宙線テスト• 2006 年の春と冬の地上での宇宙線テストがお
こなわれた。• 宇宙線テストの目的
– オペレーションの経験を得る– ノイズ、検出効率を評価する– 検出器のアライメント
• 用いたモジュールの数 ~ 1/4 をテスト– バレルモジュール:
468 ( 2112 )– エンドキャップモジュール: 247(988)
• 温度– ATLAS 本実験: -7℃– 今宇宙線テスト: 17℃
SCT
TRT
SCT の設計値ENC ( Equivalent Noise Charge) ~ 1500e-
(エンドキャップ Inner ~ 1000e- )
エンドキャップ -C
バレル
2007/3/27 2007年春物理学会 13
2.1 ノイズ解析o
cc
up
an
cy
10-4
イベント数ヒット数
ancyNoiseOccup定義
10-3
• Module 、 chip 、 strip 単位でのノイズの差が大きい– チップ単位で評価( 128strip )
• ENC を出すため、 Threshold を変化させた( 0.9,0.95,1,1.05,1.1,1.2fC )
ENC( Equivalent Noise Charge)
erf : 誤差関数2
)ENC2
(1Threshold
erfancyNoiseOccup
2007/3/27 2007年春物理学会 15
NO vs Threshold → ENC
ENC( Equivalent Noise Charge)
erf : 誤差関数
Threshold (fC)
Noi
se O
ccup
ancy
注:ノイズは正規分布に従うと仮定
NO = 5×10 -52
)ENC2
(1Threshold
erfancyNoiseOccup
SAMPLEバレル
2007/3/27 2007年春物理学会 16
SCT の設計値ENC ( Equivalent Noise Charge) ~ 1500e-
(エンドキャップ Inner ~ 1000e- )
測定した ENC
2007/3/27 2007年春物理学会 17
2.2 Noisy/Dead チャンネル• バレル
– 動作していないモジュール:1
– 宇宙線テストでの全ストリップ768 * 2 * 467 = 717 312
– 正常に動作していないチャンネル Dead 1908Noisy 265Total 2173
全体の 0.30% +1モジュール( モジュール含めると 0.52% )
• エンドキャップ– 動作していないモジュール:1
– 宇宙線テストでの全ストリップ768 * 2 * 246 = 377 856
– 正常に動作していないチャンネルDead 979Noisy 203Total 1182
全体の 0.313% +1モジュール (モジュール含めて 0.72% )
99.5 %正常に動作 99.3 %正常に動作
2007/3/27 2007年春物理学会 18
3. まとめ• 宇宙線テストで SCT の性能評
価– 正常に動作しているチャンネルは
• バレル 99.5%• エンドキャップ 99.3%
– ノイズ( ENC ) ~1600e- で、ほぼ設計どおりである。
• 多少高いのは常温 (17 )℃ でやったため
• 本来 -7℃
• 2007 年春地下コミッショニングが開始される
top related